快速热处理 | 可平衡3D打印钛合金的强度和延展性，大幅提升塑性
2020年4月20日
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研究人员所制备的试样尺寸为直径9mm、长度60mm，采用EOS M290垂直基板建造。通过测试，打印态的强度虽达到1240Mpa，但延伸率仅为5.2%（通常会高于该数据），无法满足ASTM F3001/14的要求。在经过常规去应力退火后，塑性提升至11%左右，但这仍低于标准。研究团队采用了一种特殊的快速热处理方式，发现断裂伸长率可以达到16%以上，且屈服应力和极限抗拉强度仍在可接受的范围内。
打印态、去应力退火、ASTM标准以及快速热处理条件下TC4的性能
作者对比分析了打印态和经过快速热处理的TC4钛合金晶粒尺寸变化。发现经过快速热处理后初生β相的晶粒尺寸变小，打印态由于粗大柱状晶产生的取向织构也消失了。快速热处理后样品中的大角度晶界比例增加，预示着其发生了再结晶。
打印态和快速热处理条件下的拉伸曲线
通过对Ti6Al4V打印态、热处理态以及锻造试样测试，发现快速热处理能够实现3D打印钛合金强度和延展性的平衡，且不会影响拉伸性能。
总的来说，经过快速热处理后，采用SLM制备的TC4钛合金强度略有下降，但延伸率大幅提升，且初生β相晶粒尺寸发生细化，这对于提升TC4钛合金的疲劳和断裂韧性极为有利。
本研究提出的热处理方法对于增材制造制件获得准等轴晶提供了一种思路。并且有可能应用到钢材和镍基高温合金热处理中，减小增材制造工艺所造成的取向问题并提升材料的疲劳强度。
注：研究原文已上传QQ群。
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